Географические закономерности функционирования экосистем

Географические закономерности функционирования экосистем.

Интенсивность жизнедеятельности организмов определяется правилом лимитирующих факторов: фактор, находящийся в избытке или недостатке, оказывает отрицательное влияние. Например, урожай может погибнуть как при засушливом, так и при слишком дождливом лете.

У каждого живого организма по отношению к различным экологическим факторам существуют пределы выносливости, между которыми располагается экологический оптимум – наиболее благоприятный диапазон изменения факторов (рис. 1.6).

В разных условиях существования живые организмы занимают определенные экологические ниши. Экологическая ниша – совокупность всех факторов и ресурсов среды, в пределах которой может существовать вид в природе. Способность вида заселять различную среду, характеризующуюся большими или меньшими изменениями экологических факторов, носит название экологическая валентность. Вид с низкой экологической валентностью стенотопный способен выносить лишь ограниченные изменения фактора. В противоположном случае вид называют эвритопным.

Лимитирующие факторы ограничивают возможность проявления силы действия других факторов, в том числе находящихся в оптимуме. Например, недостаток одного вещества не компенсируется избытком всех остальных. Если в почве отмечается недостаток фосфора растения будут нормально развиваться только до тех пор, пока не усвоят весь фосфор, несмотря на полноценный состав почвы по другим минеральным и органическим компонентам.

Правило взаимоприспособленности гласит, что в природе нет и не может быть "плохих" и "хороших" видов, все они необходимы для ее нормального развития. В связи с этим уничтожение одного из видов живых существ, входящих в экосистему, может привести к ее полному уничтожению и тяжелым экологическим последствиям для человека. Примером может служить "война" воробьям, поедавшим зерно на полях, объявленная в Китае в 50-е годы ХХ столетия. Воробьи были уничтожены, но размножились насекомые вредители. Для борьбы с ними пришлось закупать воробьев за рубежом.

Одно из условий устойчивости биосферы - разнообразие ее частей. Биологическое разнообразие жизни находится сейчас в большей степени опасности, чем когда-либо в прошлом. Главным образом это связано с уничтожением тропических лесов, лесов умеренного пояса, осушение болот, разрушение коралловых рифов. Изучение биологических систем тропических лесов, которые включают от 50 до 90% всех видов флоры и фауны мира, прогнозировать, что при нынешнем уровне потерь на протяжении следующих 25 лет исчезнет до 15% существующих на Земле видов.

Тенденция последних 20 лет показывают ускоренное разрушение биологических систем. Усиление загрязнения побережий во многих регионах приводит к снижению улова морской рыбы.

По мере того, как сообщества изменяются или уничтожаются, биосистемы теряют возможность выполнять полезные функции, такие как очистка воды, регенерация почвы, защита побережья, регулирование температуры, поддержание пищевых цепей и утилизация отходов, контроль за состоянием атмосферы. Все эти изменения ставят под угрозу глобальную безопасность человечества.

Катастрофические последствия может иметь резкое изменение человеком экологических факторов, особенно если не учитываются отдаленные результаты цепных реакций. Под цепной реакцией понимаем последовательность природных явлений, каждое из которых влечет за собой изменение других, связанных с ним явлений. Например, вырубка леса в бассейне реки вызывает высыхание малых рек, снижение уровня грунтовых вод, уровня воды в реке и озере, что в свою очередь приводит к недостатку воды в городе, гибели рыбы, развитию синезеленых водорослей.

Из-за множественности и слабой изученности связей между природными объектами окончательные последствия воздействия на экосистемы могут проявиться через несколько десятилетий самым неожиданным образом. Во многих случаях отрицательные экологические и экономические последствия в будущем значительно превосходят тот положительный эффект, ради которого осуществлялось это воздействие.

Биосфера является саморегулирующейся системой, способной компенсировать малые возмущения. В норме любой экосистеме присуще устойчивое состояние - гомеостаз,характеризующееся динамическим равновесием между рождаемостью и смертностью, потреблением и освобождением вещества и энергии.

Любая экосистема подвергается внешним воздействиям, стремящимся вывести ее из равновесия. Действует закон внутреннего динамического равновесия, согласно которому вещество, энергия, информация и качество отдельных природных систем и биосферы в целом взаимосвязаны и любое изменение одного из показателей вызывает изменение всех других. Эти изменения происходят в соответствии с принципом Ле Шателье: при действии на систему сил, выводящих ее из состояния устойчивого равновесия, в ней возникает движение, ослабляющее воздействия. Изменения происходят в направлении, обеспечивающем сохранение общей суммы вещества, энергии, устойчивости.

Таким образом, экосистемы сопротивляются воздействиям, нарушающим их стабильность, но если антропогенная нагрузка превысит способности природы к самоочищению и самовосстановлению, то принцип Ле Шателье перестает действовать.

Особое место занимают антропоэкологические системы – сообщества людей, находящихся в динамической взаимосвязи со средой и использующие эти связи для удовлетворения собственных потребностей. Антропоэкологические системы различаются в зависимости от численности и характера организации человеческих популяций. Важнейшими современными антропологическими системами являются города, сельские поселения, транспортные коммуникации.

Антропоэкологические системы отличаются от природных экосистем наличием в их составе человеческих сообществ, которым принадлежит доминирующая роль в развитии всей системы. Человек в среде обитания является объектом действия экологических факторов и сам является важным экологическим фактором. Отличительная черта человека, как экологического фактора, заключается в осознанности, целенаправленности и массированности воздействия на природу. Энергообеспеченность, техническая вооруженность людей создает предпосылки для заселения любых экологических ниш. Человечество – единственный вид, имеющий всесветное распространение, что превращает его в экологический фактор с глобальным влиянием.

Масштаб воздействия человека на природу стал действительно планетарным, а по количественному эффекту деятельность человека стала превосходить многие естественные процессы и приводить к тяжелым экологическим последствиям. Антропогенное влияние распространяется на все важнейшие составляющие биосферы.